3. Узловые нагрузки

Нагрузка на каждый узел верхнего пояса (узловая нагрузка), за исключением узлов над опорами фермы, от веса кровли (постоянная расчётная нагрузка):

F_g = p_факт ∙ l∙ d = 1,20∙6∙2 =14,4 кН

Узловая нагрузка от веса кровли на крайние узлы - 0,5 F_g = 0,5∙14,4 = 7,2 кН

Здесь и далее, l и d - соответственно пролёт прогона и длина панели верхнего пояса (расстояние между узлами), м.

Нагрузка на каждый узел верхнего пояса (узловая нагрузка), за исключением узлов над опорами фермы, от веса снегового покрова (временная расчётная нагрузка):

F_s = s ∙ l∙ d = 3,20∙6∙2 =38,4 кН

Здесь, s - расчётная снеговая нагрузк на 1 м² кровли, кН/м².

Узловая нагрузка от веса снега на крайние узлы - 0,5 F_s = 0,5∙38,4 = 19,2 кН

Суммарная узловая нагрузка (вес кровли + вес снега)

F = F_g + F_s = 14,4 + 38,4 = 52,8 кН

0,5F = 0,5∙52,8 =26,4 кН

Суммарную узловую нагрузку (вес кровли + вес снега) применять при аналитическом расчёте усилий в стержнях фермы.

4. Подбор и расчёт двутавровой тельферной балки

Расчётная схема тельферной балки представлена на рис.2. Балка разрезная с опорами на нижние пояса ферм. Положение тельферов (тельферных балок) дано на соответствующей схеме фермы.

Рис. 2. Расчётная схема тельферной балки.

Нормативный изгибающий момент в середине пролёта (максимальный изгибающий момент):

M_{n max} = T_n ∙ y_max = T_n ∙l/4 = 40∙6/4 = 60 кН∙м; где

T_n = 40 кН – нормативная нагрузка от тельфера с грузом;

l = 6 м – пролёт тельферной балки - расстояние между фермами (шаг ферм)

Расчётный максимальный изгибающиё момент

M_max = M_{n max}∙ γ_d = 60∙ 1,3 = 78 кН∙м = 7800 кН∙см; где

γ_d – коэффициент, учитывающий динамичность нагрузки

Условие прочности для рассчитываемой балки:

σ_max = M_max / W_x ≤ R_y∙ γ_c , откуда, требуемый момент сопротивления двутавровой балки

W_x = M_max /( R_y∙ γ_c) = 7800/(34,5∙0,95) = 238 см²

где: R_y - расчётное сопротивление по пределу текучести.

Сталь марки 10 ХСНД соответствует обозначению стали С375 (табл.51 б, СНиП II-23-81).

Стали С375 (фасонный прокат с толщинами св. 10 до 20 мм), соответствует

R_y = 345 МПа, или, что более удобно для расчётов - R_y = 34,5 кН/см².

γ_c = 0,95 – коэффициент условий работы (нормальные условия).

По ГОСТ 8239-89 (сортамент) выбираем двутавр № 22 , основные характеристики которого: W_x =232 см³; J_x = 2550 см⁴.

Проверяем выбранный двутавр по условию жесткости

Прогиб двутавра в середине пролёта (самое неблагоприятное расположение нагрузки)

f_max = M_n∙l²∙ γ_c / 12 EJ_x ≤ [f] = l /400 = 600/400 = 1,5 см

где; M_n = M_{n max} = 60 кН∙м = 6000 кН∙см – нормативный максимальный изгибающий

момент в середине пролёта;

E = 2,04∙10⁵ МПа = 2,04∙10⁴ кН/см² – модуль упругости стали при растяжении-сжатии;

l = 6 м = 600 см – пролёт тельферной балки (шаг ферм);

[f] – допускаемый прогиб, равный 1/400 пролёта балки, для исключения образования «потенциальной ямы», из которой тельфер может не выйти.

Таким образом, f_max = 6000∙600²∙0,95 / (12∙2,04∙10⁴ ∙ 2550 ) = 3,25 см > [f] = 1,5 см

Так как условие жесткости не выполняется, назначаем двутавр из условия жесткости.

Требуемый момент инерции площади поперечного сечения нового двутавра

J_x = M_n∙l²∙ γ_c / (12∙E∙[f] ) = 6000∙600²∙0,95 / (12∙2,04∙10⁴ ∙ 1,5) = 5588 см²

По ГОСТ 8239-89 (сортамент) выбираем двутавр № 30 , основные характеристики которого: W_x =472 см³; J_x = 7080 см⁴; m_пог = 36,5 кг/м – погонная масса.

Вес собственно тельферной балки определяем по формуле:

G_T = m_пог ∙g∙l = 36,5∙9,81∙6 = 2150 H = 2,15 кН

здесь: g = 9,81м/с² – ускорение силы тяжести.

Расчётная нагрузка в узле крепления на нижнем поясе тельферной балки

Т = (T_n + G_T)∙ γ_d = (40 + 2,15)∙1,3 = 54,8 кН